Nitrogen hot trap design and manufactures for lithium test loop in IFMIF/EVEDA project

若井 栄一; 渡辺 一慶*; 伊藤 譲*; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*; 八木 重郎*; 近藤 浩夫; 金村 卓治; 古川 智弘; 平川 康; et al.

Plasma and Fusion Research (Internet), 11, p.2405112_1 - 2405112_4, 2016/11

BB2015-1982.pdf:2.03MB

http://doi.org/10.1585/pfr.11.2405112

The lithium target facility of IFMIF (International Fusion Materials Irradiation Facility) consists of target assembly, lithium main loop, lithium purification loops, the diagnostic systems, and remote handling system. Major impurities in the lithium loop are proton, deuterium, tritium, 7-Be, activated corrosion products and the other species (C, N, O). It is very important to remove nitrogen content in lithium loop during operation, in order to avoid the corrosion/erosion of the nozzle of lithium target for the stable lithium flow on the target assembly. Nitrogen in the lithium can be removed by N hot trap using Fe-5at%Ti alloy at temperatures from 400 to 600C. In this study, the specification and the detailed design were evaluated, and the component of N hot trap system was fabricated.

Effect of hydrogen on crack growth behavior in F82H steel using small-size specimen

伊藤 譲; 齋藤 正博*; 阿部 勝憲*; 若井 栄一

Small Specimen Test Techniques; 6th Volume (ASTM STP 1576), p.209 - 224, 2015/00

Crack growth is a one of the key mechanical properties of the design evaluation in fusion materials to be tested at the High Flux Test Module (HFTM) in IFMIF. In the IFMIF/EVEDA project under the BA agreement, effect of hydrogen on the crack growth in F82H steel was investigated by using the relatively small size specimen. The shape of an Wedge Opening Load (WOL) specimen is adapted as a miniaturized specimen because the loading mechanism of WOL specimen is relatively simple compared to that of the other notched specimen. The hydrogen charging process was conducted for about 600 hours in the electrolytic solution with the current density of -2 mA/cm at 35C. And then, the testing load, = 30 MPa, was applied to the specimen for about 337 hours at room temperature in air as the crack growth rate test. From these results, the small size specimen used in this study is thought to be adequate to evaluate the effect of hydrogen on the crack behavior in F82H steel.

Engineering validation and engineering design of lithium target facility in IFMIF/EVEDA project

若井 栄一; 近藤 浩夫; 金村 卓治; 古川 智弘; 平川 康; 渡辺 一慶; 井田 瑞穂*; 伊藤 譲; 新妻 重人; 枝尾 祐希; et al.

Fusion Science and Technology, 66(1), p.46 - 56, 2014/07

https://doi.org/10.13182/FST13-770

EVEDA Lithium Test Loop (ELTL) has been designed and constructed, has operated a liquid lithium flow test facility with the world's highest flow rate and has succeeded in generating a 100-mm-wide and 25-mm-thick free-surface lithium flow along a concave back plate steadily at a high speed of 20 m/s at 300C for the first time in the world. This result will greatly advance the development of an accelerator-based neutron source to high energy and high density, one of the key objectives of the fusion reactor materials development under the BA (Broader Approach) Activities. Recent related engineering validation and engineering design of the lithium facility has been evaluated.

Development of small specimen test techniques for the IFMIF test cell

若井 栄一; Kim, B. J.; 野澤 貴史; 菊地 孝行; 平野 美智子*; 木村 晃彦*; 笠田 竜太*; 横峯 健彦*; 吉田 崇英*; 野上 修平*; et al.

Proceedings of 24th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2012) (CD-ROM), 6 Pages, 2013/03

https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/44/060/44060304.pdf?r=1&r=1#page=596

Recent progress of small specimen test technique and the engineering design and engineering validation tests of high flux test module (HFTM) for the IFMIF test cell is mainly summarized and evaluated in the IFMIF/EVEDA (Engineering validation and engineering design activities) projects under Broader Approach Agreement between EURATOM and Japan. Effects of specimen size on mechanical properties such as impact properties and ductile-to-brittle transition temperature are known to occur in ferritic/martensitic steels, and some parts of them have been prepared in the guideline and standard of mechanical tests by ASTM-international and ISO. However, our research of ferritic/martensitic steel F82H showed that it did not match with our data, i.e., master curve method for fracture in ductile-to-brittle transition behaviour of F82H steel. Accordingly, we need to modify and develop these standards for the tests including small size specimens of fusion materials in IFMIF. Also, some designs were prepared in the design of HFTM.

高速炉におけるガス巻込み現象の防止基準,2; ガス巻込み発生判定手法の提案

大島 宏之; 江口 譲*; 功刀 資彰*; 上出 英樹; 堺 公明; 伊藤 啓

日本原子力学会和文論文誌, 11(4), p.329 - 339, 2012/12

https://doi.org/10.3327/taesj.J11.048

ナトリウム冷却高速増殖炉の安定運転のためには、ガス巻込み発生を許容レベル以下に抑制する必要があり、設計検討において、ガス巻込み発生を精度よく評価できる手法が必須である。本研究では、流速分布(速度勾配テンソル)に基づいて渦流れの抽出やガス巻込み評価パラメーター(ガスコア長さなど)の計算を行う手法の提案を行う。加えて、実験結果の分析に基づき、渦によるガス巻込み発生を防止するための基準を先の評価パラメーターを用いて構築し、実際に適切な評価結果が得られることを示す。

Improvement of gas entrainment prediction method; Introduction of surface tension effect

伊藤 啓; 堺 公明; 江口 譲*; 文字 秀明*; 大島 宏之; 内堀 昭寛; Xu, Y.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 47(9), p.771 - 778, 2010/09

https://doi.org/10.3327/jnst.47.771

ナトリウム冷却大型炉(JSFR)の設計成立性を判断するため、ガス巻込み発生予測手法の開発を行っている。本論文では、ガスコア長さの評価精度向上のため、重力,遠心力及び表面張力の力学的釣合い式に基づいて表面張力効果の導入を行った結果について述べる。高精度化した手法の検証として単純体系における実験を対象とした評価を行った結果、表面張力効果によってガスコア長さが減少し、実験結果とよく一致した。また、温度や界面活性剤濃度を変化させた実験結果についても、高精度手法を用いることで再現できることを明らかにした。

Proposal of design criteria for gas entrainment from vortex dimples based on a computational fluid dynamics method

堺 公明; 江口 譲*; 文字 秀明*; 伊藤 啓; 大島 宏之

Heat Transfer Engineering, 29(8), p.731 - 739, 2008/08

https://doi.org/10.1080/01457630801981739

本論文では、くぼみ渦によって引き起こされる二種類のガス巻込み現象に関して数値解析手法を用いた評価を行い、高速炉自由液面からのガス巻込み現象に対する設計基準の提案を行う。一つ目のガス巻込み現象は、ガスコアが直接流出口まで伸長するものであり、一度に多くのガスが巻込まれる。二つ目はガスコア先端からの連続した気泡離脱である。自由液面渦に関する基礎実験体系を対象とした数値解析によって局所的な数値解析的無次元数を定義し、設計におけるガスコア防止基準値として用いた。その結果、数値解析的無次元数はガスコア防止設計の基準値として有用であることが明らかになった。

Proposal of design criteria for gas entrainment from vortex dimples based on a computational fluid dynamics method

堺 公明; 江口 譲*; 文字 秀明*; 岩崎 隆*; 伊藤 啓; 大島 宏之

Proceedings of 5th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-5), p.406 - 413, 2006/11

高速炉内の自由液面においてくぼみ渦が誘起する2種類のガス巻込み現象に関して、数値解析(CFD)手法を用いたガス巻込み防止設計基準の検討を実施した。1種類目のガス巻込み現象は、ガスコアが出口配管まで伸長されることによって発生し、比較的大量のガスが系統内に吸込まれる。もう1つは、ガスコア先端から継続的に気泡が離脱することによって発生する。自由液面のくぼみ渦に関する基礎試験を対象としたCFD結果に基づき、ガス巻込み防止設計基準を判定するための値として、局所的なCFD無次元数を定義した。その結果、CFD無次元数は、設計においてガス巻込み発生の有無を評価するために有用であることが明らかになった。

JAERI neutron science project and proton accelerator development

水本 元治; 草野 譲一; 長谷川 和男; 大内 伸夫; 小栗 英知; 金正 倫計; 富澤 哲男; 伊藤 崇; 千代 悦司*; 池上 雅紀*; et al.

Proc. of Int. Symp. on Environment-conscious Innovative Mater. Processing with Advanced Energy Sources, p.71 - 78, 1998/00

原研では大強度陽子加速器を中核として、核破砕中性子源を多角的に利用したさまざまな研究施設を有する中性子科学研究計画を提案している。提案されている加速器は超伝導リニアックを主体とした線形加速器と蓄積リングからなり、粒子のエネルギーは1.5GeV、ビーム出力は8MWである。この加速器は、基礎研究用にはパルス運転を、放射性廃棄物の消滅処理等の工学試験用にはCW(連続)運転を想定して開発を進めている。本発表では、計画の概要と加速器開発の現状を報告する。

Absolute calibration of the neutron yield measurement on JT-60 Upgrade

西谷 健夫; 竹内 浩; Barnes, C. W.*; 井口 哲夫*; 長島 章; 近藤 貴; 逆井 章; 伊丹 潔; 飛田 健次; 永島 圭介; et al.

JAERI-M 91-176, 23 Pages, 1991/10

JAERI-M-91-176.pdf:1.08MB

重水素放電を行うトカマクにおいて中性子発生量の絶対較正は核融合利得Qなどのプラズマ性能を評価する上で極めて重要である。大電流化JT-60(JT-60U)ではU,Uの核分裂計数管およびHe比例計数管で中性子発生量の測定を行うが、それに先立ち、Cf中性子源をJT-60Uの真空容器内で移動させて中性子検出器の絶対較正を行った。まず磁気軸上の92点において、点線源に対する検出効率を測定し、それを平均することによってトーラス状線源に対する検出効率を求めた。